王安娜 李 瑩
(黑龍江省綏化市氣象局,黑龍江 綏化 152000)
近年來≥10℃活動積溫隨著氣溫的升高而增加,玉米種植出現(xiàn)了跨積溫選種、種植面積擴大、種植帶向北移動的現(xiàn)象,與此同時,溫度的代際變化增大,異常的氣候事件也時常發(fā)生,這些因素增加了低溫冷害發(fā)生的概率,在一定程度上抵消了活動積溫增加帶來的效應,所以說即使在全球氣候變暖的情況下,發(fā)生低溫冷害的程度與頻率也有下降的態(tài)勢,但低溫冷害仍是玉米種植的主要農業(yè)氣象災害之一。
根據低溫冷害的風險機制,可將低溫冷害分類為以下三種類型:
(1)延遲冷害。在我國東北地區(qū)這種類型的冷害最為常見,是指農作物在發(fā)育期發(fā)生持續(xù)性低溫并且持續(xù)時間較長,導致農作物生長發(fā)育延緩,初霜日到來之時無法完全成熟。
(2)障礙冷害。是指農作物在生殖期,特別是孕穗期以及抽穗著花期,如遇低溫天氣的干擾,導致穎花不育、結實減少,由此產生減產。
(3)混合冷害。是指延遲型冷害和障礙型冷害同時發(fā)生或者先后發(fā)生的情況,混合型一旦產生,農作物的正常生長以及產量都會受到影響。
本文利用1981-2020年玉米生長季(5-9月)的農業(yè)氣象觀測站氣象資料和玉米種植的農業(yè)資料,基于連續(xù)性和完整性的標準進行資料篩選用于本項研究。玉米冷害數據以及單產、總產等資料數據來源于綏化市統(tǒng)計局。氣象資料主要有平均氣溫、積溫、最高氣溫、最低氣溫等數據。
氣候傾向率的組成方程:
其中Xi表示樣本(i=1,2,3,...,n)的氣候要素變量,氣候要素的變化速率由式中t表示,以年作為單位。a為常數,b為回歸系數,bx10代表氣候傾向率,b的值代表氣候要素上升或下降的速率,因時間t的增大而呈現(xiàn)升高趨勢;相反b為負數時表示下降趨勢。
根據最新的玉米低溫冷害國家標準,選擇玉米生長季 5-9 月逐月平均氣溫之和的距平(△T)為玉米低溫冷害天氣指數。
△T = Tt-T
其中,△T 為玉米低溫冷害天氣指數 (℃),Tt 為當年 5-9 月逐月平均氣溫之和(℃),T 為 5-9 月逐月平均氣溫之和的多年平均值(℃)。
玉米單產減產率的計算利用步長為5a的滑動平均法和多年的單產數據,模擬趨勢產量 Yt,從而計算相對氣象產量:
式中,Y 為農作物實際產量。 若 Yw為負值,說明氣象條件對作物生長不利,導致作物減產。將玉米低溫冷害發(fā)生明顯且玉米發(fā)生明確減產的樣本作為低溫冷害樣本,分析玉米減產率和低溫冷害天氣指數的相關性,利用線性回歸析得到如下回歸方程:
根據最新的玉米低溫冷害國家標準,利用5-9 月逐月的平均氣溫之和的距平作為玉米低溫冷害的天氣指數,計算公式為△T = Tt-T。1981-2000年5-9月平均溫度整體呈上升趨勢。海倫市的氣候傾向率為0.273℃/10a,大約每年上升0.02℃,是幾個站中上升幅度最低的站點。慶安市的氣候傾向率為0.378℃/10a,大約每年上升0.03℃,是幾個站中上升幅度最高的站點。青岡市的氣候傾向率為0.323℃/10a,大約每年上升0.03℃。安達市的氣候傾向率為0.324℃/10a,大約每年上升0.03℃。肇東市的氣候傾向率為0.281℃/10a,大約每年上升0.02℃。指標站的低溫冷害天氣指數趨勢方程:
海倫Y=0.0273x+9.0808
慶安 Y=0.0378x+9.4095
青岡 Y=0.0323x+9.6543
安達 Y=0.0324x+10.359
肇東 Y=0.0281x+10.469
1981-2020玉米生長季(5-9)月平均氣溫(℃)及變化傾向率(℃/40 a)
海倫 青岡 安達 肇東 慶安平均氣溫17.8 18.5 19.2 19.2 18.3變化傾向率0.273 0.323 0.324 0.281 0.378
1981-1990玉米生長季(5-9)月平均氣溫(℃)及變化傾向率(℃/10a)
海倫 青岡 安達 肇東 慶安平均氣溫17.2 17.8 18.5 18.5 17.7變化傾向率0.216 0.058 0.015 -0.032 0.405
綏化市40年(1981-2020年)溫度整體呈上升趨勢,但存在代際變化。綏化市80年代(1981-1990年)玉米種植區(qū)指標站5-9月的平均溫度為17.7℃, 5-9月平均溫度最低出現(xiàn)在海倫,海倫、青岡、安達、慶安的傾向率為正值,肇東則呈下降趨勢。
1991-2000玉米生長季(5-9)月平均氣溫(℃)及變化傾向率(℃/10a)
海倫 青岡 安達 肇東 慶安平均氣溫17.8 18.5 19.2 19.4 18.2變化傾向率1.735 1.833 1.669 1.749 1.476
綏化市90年代(1991-2000年)玉米生長季5個氣象觀測站溫度整體繼續(xù)呈上升趨勢,玉米種植區(qū)指標站5-9月的平均溫度為18.2℃,無論是平均溫度還是變化傾向率均是正值,表明溫度升高明顯,趨勢顯著,這與全世界溫室效應相一致。玉米種植區(qū)5-9月平均溫度最低出現(xiàn)在海倫為17.8℃。
2001-2010玉米生長季(5-9)月平均氣溫(℃)及變化傾向率(℃/10a)
海倫 青岡 安達 肇東 慶安平均氣溫18.2 18.8 19.5 19.5 18.6變化傾向率0.429 -0.128 -0.195 -0.284 0.638
21世紀初的十年里溫度繼續(xù)升高,指標站5-9月的平均溫度為18.9℃,為歷史最高值。表中3個氣象觀測站點傾向率為負值,2000年左右是全球氣候變暖的峰值。傾向率為負值代表這10年中前半部分比后半部分升溫明顯。
2010-2020玉米生長季(5-9)月平均氣溫(℃)及變化傾向率(℃/10a)
海倫 青岡 安達 肇東 慶安平均氣溫17.9 18.8 19.5 19.4 18.8變化傾向率-0.321 -0.015 0.182 -0.848 -0.297
21世紀的第二個十年(2010-2020),玉米種植區(qū)指標站5-9月的平均溫度為18.8℃,呈現(xiàn)波動下降的趨勢,變化傾向率基本為負值,安達雖為正值,但從趨勢圖上分析,也為波動下降趨勢,只是波動幅度小,所以變化傾向率呈現(xiàn)為正值。
6.1 總體來說,綏化市玉米低溫冷害有逐年減少的態(tài)勢,頻率有所降低,傾向率的變化表明低溫冷害風險有提高的可能。
6.2 經分析玉米生長期內溫度、光照、降水、積溫等氣象指標因子,結果表明對玉米產量的影響最大的是溫度指標,具有溫度主導性。